(57)【要約】【課題】  プリント配線基板用素材の露光方法において、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンを微細化する。【解決手段】  基板層２１、金属層２３、所定波長の光に感度を有する感光層１９をこの順に積層したプリント配線基板用素材３０であって、感光層１９が、所定波長の光に対する感度が高い高感度感光層１３と、上記所定波長の光に対する感度が高感度感光層１３の感度より低く、かつこの高感度感光層１３の厚さより厚い低感度感光層１２とをこの順に前記金属層１３の側から積層した上記プリント配線基板用素材３０に対して、上記所定波長を持つレーザ光Ｌｅの集光位置Ｐを高感度感光層１３中に位置させて感光層１９の側から上記レーザ光Ｌｅを照射し、この感光層１９を露光し硬化させる。【選択図】          図１
2005265949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板層、所定波長の光に感度を有する感光層をこの順に積層してなる感光記録媒体に対して、前記所定波長を持つ光ビームを集光させながら照射して前記感光層を露光し硬化させる感光記録媒体の露光方法であって、
前記感光層が、前記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、前記所定波長の光に対する感度が前記高感度感光層の感度より低く、かつ前記高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に前記基板層の側から積層したものであり、前記高感度感光層中に前記光ビームの集光位置を位置させることを特徴とする感光記録媒体の露光方法。
【請求項２】
前記基板層がガラス基板であることを特徴とする請求項１記載の感光記録媒体の露光方法。
【請求項３】
前記光ビームの照射を前記ガラス基板の側から行うことを特徴とする請求項２記載の感光記録媒体の露光方法。
【請求項４】
基板層、金属層、所定波長の光に感度を有する感光層をこの順に積層してなるプリント配線基板用素材に対して、前記感光層の側から前記所定波長を持つ光ビームを集光させながら照射して前記感光層を露光し硬化させるプリント配線基板用素材の露光方法であって、
前記感光層が、前記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、前記所定波長の光に対する感度が前記高感度感光層の感度より低く、かつ前記高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に前記金属層の側から積層したものであり、前記高感度感光層中に前記光ビームの集光位置を位置させることを特徴とするプリント配線基板用素材の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は感光記録媒体の露光方法およびプリント配線基板用素材の露光方法に関し、詳しくは、高感度感光層と低感度感光層とを有する感光記録媒体の露光方法およびプリント配線基板用素材の露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板の製造分野においては、支持体とその支持体上に積層された感光層とからなるドライフィルムフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ技術を利用して、プリント配線基板の配線パターンを形成している。
【０００３】
例えば、スルーホールを有するプリント配線基板の作成は以下のように行われている。はじめに、絶縁材料からなる基板層上に金属層である銅薄膜が積層された銅張積層板に孔を開けてスルーホールを形成し、上記スルーホール内の側壁面に金属膜を積層し、上記金属層の表面に上記ドライフィルムフォトレジストの感光層の側を貼り付けて、銅張積層板上にドライフィルムフォトレジストが積層された感光記録媒体であるプリント配線基板用素材を得る。次に、配線パターンの形成領域およびスルーホール開ロ部の領域に対して、ドライフィルムフォトレジストの側から所定パターンの光を照射し上記感光層を硬化させる。つづいて、ドライフィルムフォトレジストの支持体を剥がし取って、配線パターンの形成領域において硬化した感光層、およびスルーホール開ロ部の領域において硬化した感光層(テント膜と呼ばれている)以外の領域に位置する未硬化感光層を除去し金属層を露出さる。その後、この露出した金属層の領域をエッチング処理し、さらに上記硬化した感光層を除去して、基板層上に配線パターンが形成されたプリント配線基板を作成している。このような工程は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
上記配線パターンの微細化のためにドライフィルムフォトレジストの感光層の厚さを薄くすることは有効である。しかしながら、スルーホール開ロ部には感光層を支持する基板層がないので、感光層の厚さを薄くすると、スルーホール開口部の領域で硬化させた感光層（テント膜）の機械的強度が弱くなり、そのため、プリント配線基板を製造する際に上記テント膜が破れ易くなる。例えば、エッチング工程を実施するときにテント膜が破れてしまうと、スルーホール内にエッチング液が浸入し、スルーホール内の側壁面に積層された配線の一部分を構成する金属膜が除去されてしまうおそれがある。
【０００５】
このため微細な配線パターンの形成が可能で、かつスルーホール開口部のテント膜を破れ難くするように感光層を硬化させることができるドライフィルムフォトレジストの開発が進められている。
【０００６】
例えば、高感度感光層、低感度感光層、支持体層を積層してなるドライフィルムフォトレジストを上記銅張積層板上に貼り付けて作成した、互いに感度の異なる２層の感光層を有するプリント配線基板素材を用いてプリント配線基板を作成する手法が本出願人により検討されている。
【０００７】
この手法は、機械的強度が要求されるスルーホール開口部の領域において高感度感光層と低感度感光層とを硬化させ、すなわち硬化させる感光層の厚さを厚くして機械的強度を増大させ、配線パターンの形成領域においては高感度感光層のみを硬化させ、すなわち硬化させる感光層の厚さを薄くして微細な配線パターンの形成を可能とし、テント膜の破れを抑制しつつ微細な配線パターンを形成しようとするものである。
【０００８】
一方、上記プリント配線基板用素材に所定の配線パターンを露光する方法として、反射角度が可変の多数のマイクロミラーを２次元状に配置したデジタル・マイクロミラー・デバイス（以後、ＤＭＤという）でレーザ光を反射し空間光変調して、この空間光変調されたレーザ光をプリント配線基板用素材に照射して感光層に２次元状の配線パターンを露光する投影露光装置が知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−１６９１４６号公報
【特許文献２】特開２００３−３４５０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、レーザ光で単層の感光層を露光する場合には感光層の表面（レーザ光の入射側の表面）にレーザ光を集光させている。したがって、上記互いに感度が異なる複数の感光層を有する複層の感光層の場合においても、この複層の感光層の入射側の表面にレーザ光を集光させて上記と同様に露光を行うことが考えられるが、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンをより微細化できるように、レーザ光を集光させる位置および互いに感度の異なる複数の感光層の層構成をより望ましい状態に定めたいという要請がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンをより微細化することができる感光記録媒体の露光方法およびプリント配線基板用素材の露光方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の感光記録媒体の露光方法は、基板層、所定波長の光に感度を有する感光層をこの順に積層してなる感光記録媒体に対して、前記所定波長を持つ光ビームを集光させながら照射して前記感光層を露光し硬化させる感光記録媒体の露光方法であって、前記感光層が、前記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、前記所定波長の光に対する感度が高感度感光層の感度より低く、かつ高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に基板層の側から積層したものであり、高感度感光層中に光ビームの集光位置を位置させることを特徴とするものである。
【００１２】
前記基板層はガラス基板とすることができる。
【００１３】
前記所定波長を持つ光ビームの照射はガラス基板の側から行うようにしてもよい。
【００１４】
本発明のプリント配線基板用素材の露光方法は、基板層、金属層、所定波長の光に感度を有する感光層をこの順に積層してなるプリント配線基板用素材に対して、感光層の側から前記所定波長を持つ光ビームを集光させながら照射して感光層を露光し硬化させるプリント配線基板用素材の露光方法であって、前記感光層が、前記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、前記所定波長の光に対する感度が前記高感度感光層の感度より低く、かつこの高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に前記金属層の側から積層したものであり、前記高感度感光層中に光ビームの集光位置を位置させるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の感光記録媒体の露光方法は、所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、所定波長の光に対する感度が上記高感度感光層の感度より低く、かつこの高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に積層した感光層の上記高感度感光層中に光ビームの光束の太さが最も細い位置である集光位置を位置させるようにしたので、この高感度感光層に、より微細な配線パターンを露光することができる。これに加え、感光記録媒体の反りや凹凸、あるいは上記光ビームを照射する露光装置の振動等により光ビームの集光位置が高感度感光層の厚さ方向に変動したとしても、高感度感光層中に位置する光ビームの光束の太さの変動を、上記光ビームの集光位置が高感度感光層外に位置する場合に比して小さく抑えることができ、すなわち光ビームのビームウエストの近傍においては光軸方向の光束の太さの変動が少ないので、上記高感度感光層へより確実に微細な配線パターンを記録することができる。
【００１６】
また、基板層をガラス基板とし、所定波長を持つ光ビームの照射をこのガラス基板の側からも行うようにすれば、光ビームの照射位置設定の自由度を増すことができる。
【００１７】
本発明のプリント配線基板用素材の露光方法は、所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、所定波長の光に対する感度が上記高感度感光層の感度より低く、かつこの高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に金属層の側から積層した感光層の上記高感度感光層中に光ビームの光束の太さが最も細い位置である集光位置を位置させるようにしたので、この高感度感光層に、より微細な配線パターンを露光することができる。これに加え、プリント配線基板用素材の反りや凹凸、あるいは上記光ビームを照射する露光装置の振動等により光ビームの集光位置が高感度感光層の厚さ方向に変動したとしても、高感度感光層中に位置する光ビームの光束の太さの変動を、上記光ビームの集光位置が高感度感光層外に位置する場合に比して小さく抑えることができ、すなわち光ビームのビームウエストの近傍においては光軸方向の光束の太さの変動が少ないので、上記高感度感光層へより確実に微細な配線パターンを記録することができる。
【００１８】
一方、スルーホールあるいはビアホール等の開口部が存在する領域においては上記高感度感光層に加え、この高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層をも硬化させることができ、この開口部の領域に形成されるテント膜を、機械的強度が高く破れ難いものとすることができる。
【００１９】
上記のことにより、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンをより微細化することができるように感光記録媒体への露光およびプリント配線基板用素材への露光を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態によるプリント配線基板用素材の露光方法を示す概念図であり、プリント配線基板用素材にレーザ光が照射される様子をこのプリント配線基板用素材の厚さ方向に直交する方向から見た図である。図２は保護フィルム、高感度感光層、低感度感光層、可撓性透明フィルム支持体がこの順で積層されたドライフィルムフォトレジストを厚さ方向に直交する方向から見た図、図３は、感光層に所定波長の光を照射したときの照射光量（記録エネルギ）と上記光の照射により硬化される層の厚さとの関係を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、感光記録媒体の露光方法の一例である本発明のプリント配線基板用素材の露光方法は、基板層２１、金属層２３、所定波長の光に感度を有する感光層１９をこの順に積層してなるプリント配線基板用素材３０に対して、感光層１９の側から上記所定波長を持つ光ビームの１例であるレーザ光Ｌｅを集光させながら照射して感光層１９を露光し硬化させる露光方法であって、感光層１９が、上記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層１３と、上記所定波長の光に対する感度が高感度感光層１３の感度より低く、かつ上記高感度感光層１３の厚さより厚い低感度感光層１２とをこの順に金属層２３の側から積層したものであり、高感度感光層１３中に上記レーザ光Ｌｅの集光位置Ｐ（光束の太さが最も細い位置）を位置させるようにするものである。なお、ここで説明するプリント配線基板用素材３０は、上記層構成に加えて、感光層１９上に可撓性透明フィルム支持体１１が積層されたものを示したが、プリント配線基板用素材は、上記可撓性透明フィルム支持体１１を省略したものであってもよい。
【００２２】
ここで、上記「低感度感光層の感度が高感度感光層の感度より低い」とは、高感度感光層１３の硬化が、低感度感光層１２よりも少ないレーザ光の照射光量（記録エネルギ）で始まることを意味する。
【００２３】
上記プリント配線基板用素材３０を作成するために使用される、上記感光層１９および可撓性透明フィルム支持体１１の部分を備えたドライフィルムフォトレジスト１０は、図２に示すように、保護フィルム１４、上記高感度感光層１３、上記所定波長の光に対する感度が前記高感度感光層の感度より低く、かつ前記高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層１２、上記可撓性透明フィルム支持体１１がこの順で積層されたものである。
【００２４】
図３を参照し、上記感光層１９に対して照射される上記所定波長の光の記録エネルギとこの感光層１９の硬化量、すなわち感光層１９のうちの上記所定波長の光の照射により硬化せしめられる厚さとの関係を説明する。図３において、横軸は、対数目盛であって所定波長の光の照射における記録エネルギを示し、縦軸は、所定波長の光の照射により硬化した感光層の厚さを示す。縦軸上の値０から値Ｄまでは高感度感光層１３を示し、値Ｄから値Ｅまでは低感度感光層１２を示し、値０から値Ｅまでが感光層１９全体の厚さを示す。
【００２５】
なお、低感度感光層１２の側から照射された所定波長の光は、低感度感光層１２、高感度感光層１３の順に伝播するが、低感度感光層１２よりも先に高感度感光層１３の硬化が始まる。
【００２６】
高感度感光層１３の硬化が始まる光量（記録エネルギ）の値Ｓは、０.３１〜０．６３（ｍＪ／ｃｍ２）の範囲であり、高感度感光層１３の硬化量は、記録エネルギの増加に従って増え、やがて高感度感光層１３の全体が硬化する。高感度感光層１３の全体を硬化させるために必要な光量（記録エネルギ）の値Ａは０．９４（ｍＪ／ｃｍ２）以上である。
【００２７】
高感度感光層１３の全体が硬化した後、光量を多くしていくと、低感度感光層１２の硬化が光量（記録エネルギ）の値Ｃで始まり、さらに光量を多くすると、光量（記録エネルギ）の値Ｂ以上で低感度感光層１２の全体が硬化する。上記光量（記録エネルギ）の値Ｃは２．５（ｍＪ／ｃｍ２）、光量（記録エネルギ）の値Ｂは５．０（ｍＪ／ｃｍ２）である。
【００２８】
このような光感度曲線を有する感光層１９を構成する高感度感光層１３および低感度感光層１２のそれぞれは、バインダーポリマー、エチレン性不飽和結合含有モノマーおよび光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物（屈折率が約１．４〜１．６）からなり、例えぱ、高感度感光層１３の光重合開始剤の含有量を低感度感光層１２より多くしたり、あるいは高感度感光層１３に増感剤を添加することにより得ることができる。また、上記可撓性透明フィルム支持体１１としては通常ＰＥＴ樹脂（屈折率が約１．５７）が用いられる。
【００２９】
次に、上記ドライフィルムフォトレジスト１０を用いて作成した、スルーホールを有するプリント配線基板用素材を使用したプリント配線基板の製造方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、プリント配線基板用素材を使用したプリント配線基板の製造方法の各工程を示す図である。
【００３０】
図４（Ａ）に示すように、スルーホール２２を有し、基板層２１上に金属層２３が積層されたプリント配線基板製造用基板２５を用意する。プリント配線基板製造用基板２５としては、絶縁材料からなる基板層上に銅薄膜である金属層が積層された銅張積層板、ガラスーエポキシなどの絶緑基材からなる基板層に銅めっき層である金属層を積層したもの、あるいは、上記層構成に加え、基板層と金属層との間に層問絶縁膜を積層したもの（図示は省略）等を用いることができる。
【００３１】
次に、上記ドライフィルムフォトレジスト１０から保護フィルム１４を剥離して、図４（Ｂ）に示すように、ドライフィルムフォトレジスト１０の高感度感光層１３の側をプリント配線基板形成用基板２５の金属層２３の側に位置させて、ドライフィルムフォトレジスト１０とプリント配線基板形成用基板２５とを加圧ローラ３１を用いて圧着する（積層工程）。これにより、基板層２１、金属層２３、高感度感光層１３、低感度感光層１２、可撓性透明フィルム支持体１１がこの順で積層された上記プリント配線基板用素材３０が得られる。なお、プリント配線基板用素材３０は必ずしも可撓性透明フィルム支持体１１を備える場合に限らず、可撓性透明フィルム支持体１１が省略されたものであってもよい。
【００３２】
次に、図４（Ｃ）に示すように、プリント配線基板用素材３０の可携性透明フィルム支持体１１の側から、上記所定波長のレーザ光を照射し、感光層１９を硬化させる。ブリント配線基板形成用基板２１の配線パターンの形成領域には、高感度感光層１３を硬化させる光量（例えば、１．５（ｍＪ／ｃｍ２）：図３中の値Ｇ参照）のレーザ光を所定の配線パターンで照射することにより、高感度感光層１３中に上記配線パターンを示す硬化領域１５が形成される（配線部露光工程）。
【００３３】
つづいて、プリント配線板形成用基板２５のスルーホール２２の開口部およびその近傍には、低感度感光層１２と高感度感光層１３の両方を硬化させる光量（例えば、８．０（ｍＪ／ｃｍ２）：図３中の値Ｈ参照）のレーザ光を所定の金属層保護用のパターンで照射することにより、感光層１９（低感度感光層１２および高感度感光層１３）中に金属層保護用のパターンを示す硬化領域１６（テント膜）が形成される。（スルーホール部露光工程）。上記配線部露光工程とスルーホール部露光工程とは、それぞれ独立して行なってもよいが並行して行なってもよい。
【００３４】
なお、上記露光は、後述する投影露光装置を用いたレーザ光の照射により実施される。
【００３５】
次に、図４（Ｄ）に示すように、プリント配線基板用素材３０から可撓性透明フィルム支持体１１を剥がす（支持体剥離工程）。
【００３６】
つづいて、図４（Ｅ）に示すように、上記可撓性透明フィルム支持体１１が剥がされたプリント配線基板用素材３０中の、低感度感光層１２あるいは高感度感光層１３中の未硬化領域を、適当な現像液（弱アルカリ水溶液）によって溶解除去して、上記配線パターン形成用の硬化領域１５とスルーホール２２近傍の金属層保護用の硬化領域１６以外の領域１７において金属層２３を露出させる（現像工程）。
【００３７】
次に、図４（Ｆ）に示すように、上記露出した領域１７における金属層２３をエッチング液で溶解除去する（エッチングエ程）。これより金属層２３中に配線パータン２４が形成される。
【００３８】
次に、図４（Ｇ）に示すように、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの強アルカリ水溶液にて、硬化領域１５において硬化した高感度感光層片１３´、および硬化領域１６において硬化した感光層片１９´を除去する（硬化物除去工程）。
【００３９】
上記のように本発明のプリント配線基板用素材の露光方法によれば、配線パターンが形成される領域には厚さの薄い高感度感光層からなる硬化領域を形成でき、スルーホール開口部およびその近傍の領域には相対的に厚さが厚く破れにくい低感度感光層および高感度感光層からなる硬化領域を形成することができる。なお、上記プリント配線基板用素材の露光方法は、スルーホールの他、ビアホール等を有するプリント配線基板の作成に対しても上記と同様に適用できることは言うまでもない。
【００４０】
ここで、上記高感度感光層１３中にレーザ光Ｌｅの集光位置Ｐを位置させる設定について説明する。図５は高感度感光層中にレーザ光の集光位置を位置させるように設定する様子を示す図である。
【００４１】
図５に示すように、後述する投影露光装置の平板状の移動ステージ１５２上に上記プリント基板用素材３０を配置し、投影露光装置から照射されるレーザ光Ｌｅの集光位置Ｐが高感度感光層１３の近傍に位置するように粗調整し、この位置を仮原点Ｐｏとする。ここで、仮原点Ｐｏは必ずしも高感度感光層１３中に位置する場合に限らない。そして、レーザ光Ｌｅの集光位置Ｐを、上記仮原点から感光層１９の厚さ方向に−１００μｍ（金属層２３側が集光位置となる）〜＋１００μｍ（低感度感光層１２側が集光位置となる）の範囲において５μｍピッチで移動させつつ、各位置Ｐ（Ｐ−１００，Ｐ−９９、Ｐ−９８・・・Ｐ−１、Ｐｏ、Ｐ＋１、Ｐ＋２・・・Ｐ＋１００）毎に、プリント基板用素材３０上の互いに異なる領域へ所定の記録エネルギで所定の配線パターンを記録する。
【００４２】
上記仮原点Ｐｏを基準に−１００μｍ〜＋１００μｍまで５μｍピッチで移動させる毎に互いに異なる位置に配線パターンが記録された上記プリント基板用素材３０に対して、上記現像処理、エッチング処理、硬化物除去処理等を施して、上記各レーザ光の集光位置において配線パターンが記録されたプリント配線基板を得る。
【００４３】
このようにして得られたプリント配線基板中の上記各レーザ光の集光位置毎に形成された配線パターンのうちで最も細い線が得られたときに、高感度感光層１３中に上記集光位置Ｐが位置していたものとし、これにより上記レーザ光Ｌｅの集光位置Ｐを高感度観光層１３中に定める設定を行う。
【００４４】
これに対して、レーザ光Ｌｅの集光位置Ｐが、高感度感光層１３から外れた、例えば、低感度感光層１２と可撓性透明フィルム支持体１１との境界となる位置Ｐ＋３７に位置した場合には、高感度感光層１３においてレーザ光Ｌｅの光束が太くなり上記のような細い線が得られず微細な配線パターンを形成することはできない。
【００４５】
また、高感度感光層１３中にレーザ光Ｌｅの集光位置Ｐ（ビームウエストの位置でもある）を位置させることにより、この集光位置Ｐが高感度観光層１３の厚さ方向にへ変位したときの高感度感光層を通るレーザ光Ｌｅの光束の太さの変動を、例えば上記集光位置Ｐ＋３７においてレーザ光Ｌｅの集光位置Ｐが変位した場合のレーザ光Ｌｅの光束の太さの変動に比して少なくすることができる。
【００４６】
なお、上記集光位置Ｐの位置決めのためにプリント基板用素材に記録する配線パターンは、少なくとも縦横２方向に延びる配線パターンを含むものである。さらに、プリント基板用素材と投影露光装置の組み合わせにおいて、最も細い配線パターンを記録するときの線幅／スペース幅（ライン・アンド・スペース）が、例えば１５μｍ/１５μｍより微細な配線パターン、例えば線幅／スペース幅が５μｍ/５μｍの配線パターンを含み、かつ、上記プリント基板用素材と投影露光装置の組み合わせにおいて余裕を持って記録可能な配線パターン、例えば線幅／スペース幅が５０μｍ/５０μｍの配線パターンを含むことが望ましい。
【００４７】
なお、上記実施の形態においては、感光層を高感度感光層と低感度感光層とからなる２層構成としたが、このような場合に限らず、感光層は、互いに感度が異なる３層以上から構成されたものであってもよい。さらに、感光層を、高感度感光層と低感度感光層との間に両者の成分が交わらないようにする隔離層が積層されたものとしてもよい。なお、上記３層構成以上からなる感光層を利用する場合には、各層のうちの上記高感度感光層に対応する層と上記低感度感光層に対応する層とを定めることにより、上記と同様の感光層への露光を実施することができる。
【００４８】
なお、上記プリント基板用素材３０にレーザ光を照射して配線パターン等を記録する装置の一例として、以下のような投影露光装置を用いることができる。
【００４９】
この投影露光装置は、特開２００３−３４５０３０号公報に開示されているように、空間光変調素子により変調されたレーザ光により露光面に配線パターンを直接描画するものである。この装置は、空間光変調素子として、１画素を構成する微小ミラーを多数格子状に（例えば１０２４個×７６８個等）配列して構成したデジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメンツ社の登録商標。以下ＤＭＤという）を採用した露光装置である。この装置では、各微小ミラーが配線パターンを示す各画素データの値に基づいて個別に制御され、各微小ミラーに入射されたレーザ光が、２方向のうちいずれかの方向に反射される。２方向のうちの一方向に反射されたレーザ光（微小ミラーをＯＮにしたときのレーザ光）は、所定の光学系を経てプリント配線基板用素材に照射される。これにより、レーザ光をプリント配線基板用素材上に照射し、プリント配線基板用素材中の感光層を配線パターンの形状に露光することができる。なお、レーザ光の照射光量は微小ミラーをＯＮにしておく時間を管理することによって調節することができる。
【００５０】
この投影露光装置２００は、図６に示すように、プリント配線基板用素材３０を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ１５２を備えている。４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド１５８が設置されている。ステージ１５２は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド１５８によって往復移動可能に支持されている。なお、この投影露光装置には、副走査手段としてのステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動するステージ駆動装置（図示せず）が設けられている。
【００５１】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート１６０が設けられている。コ字状のゲート１６０の端部の各々は、設置台１５６の両側面に固定されている。このゲート１６０を挟んで一方の側にはスキャナ１６２が設けられ、他方の側にはプリント配線基板用素材３０の先端および後端を検知する複数（例えば２個）のセンサ１６４が設けられている。スキャナ１６２およびセンサ１６４はゲート１６０に各々取り付けられて、ステージ１５２の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ１６２およびセンサ１６４は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。
【００５２】
スキャナ１６２は、図７および図８（Ｂ）に示すように、ｍ行ｎ列（例えば３行５列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば１４個）の露光ヘッド１６６を備えている。この例では、プリント配線基板用素材３０の幅との関係で、３行目には４個の露光ヘッド１６６を配置してある。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド１６６mnと表記する。
【００５３】
露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ１５２の移動に伴い、プリント配線基板用素材３０には露光ヘッド１６６ごとに帯状の露光済み領域１７０が形成される。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア１６８mnと表記する。
【００５４】
また、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本例では２倍）ずらして配置されている。このため、１行目の露光エリア１６８11と露光エリア１６８12との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア１６８21と３行目の露光エリア１６８31とにより露光することができる。
【００５５】
露光ヘッド１６６11〜１６６mn各々は、図９および図１０に示すように、入射したレーザ光を画像データに応じて画素ごとに変調する空間光変調素子として、ＤＭＤ５０を備えている。このＤＭＤ５０は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えたコントローラに接続されている。このコントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、露光ヘッド１６６ごとにＤＭＤ５０の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、露光ヘッド１６６ごとにＤＭＤ５０の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
【００５６】
ＤＭＤ５０の入射側には、光ファイバの射出端部が露光エリア１６８の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源６６、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ５０上に集光させるレンズ系６７、このレンズ系６７を透過したレーザ光をＤＭＤ５０に向けて反射するミラー６９がこの順に配置されている。なお図９では、レンズ系６７を概略的に示してある。
【００５７】
上記レンズ系６７は、図１０に詳しく示すように、ファイバアレイ光源６６から射出されたレーザ光Ｌｅを集光する集光レンズ７１、この集光レンズ７１を通過した光の光路に挿入されたロッドインテグレータ７２、およびこのロッドインテグレータ７２の前方つまりミラー６９側に配置された結像レンズ７４から構成されている。ロッドインテグレータ７２は、ファイバアレイ光源６６から射出されたレーザ光を、平行光に近くかつビーム断面内の光強度が均一化された光束としてＤＭＤ５０に入射させる。
【００５８】
上記レンズ系６７から射出されたレーザ光Ｌｅはミラー６９で反射し、ＴＩＲ（全反射）プリズム７０を介してＤＭＤ５０に照射される。
【００５９】
またＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光Ｌｅを、パターンを記録するプリント配線基板用素材３０上に結像する結像光学系５１が配置されている。この結像光学系５１は図９では概略的に示してあるが、図１０に詳細に示すように、レンズ系５２，５４からなる第１結像光学系と、レンズ系５７，５８からなる第２結像光学系と、これらの結像光学系の間に挿入されたマイクロレンズアレイ５５と、アパーチャアレイ５９とから構成されている。上記のマイクロレンズアレイ５５は、ＤＭＤ５０の各画素に対応する多数のマイクロレンズ５５ａが配置されてなるものである。このマイクロレンズ５５ａは、一例として焦点距離が０．１９ｍｍ、ＮＡ（開口数）が０．１１のものである。またアパーチャアレイ５９は、マイクロレンズアレイ５５の各マイクロレンズ５５ａに対応する多数のアパーチャ５９ａが形成されてなるものである。
【００６０】
上記第１結像光学系は、ＤＭＤ５０による像を３倍に拡大してマイクロレンズアレイ５５上に結像する。そして第２結像光学系は、マイクロレンズアレイ５５を経た像を１．６７倍に拡大してプリント配線基板用素材３０上に結像、投影する。したがって全体では、ＤＭＤ５０による像が５倍に拡大してプリント配線基板用素材３０上に結像、投影されることになる。
【００６１】
なお本例では、第２結像光学系とプリント配線基板用素材３０との間にプリズムペア７３が配設され、このプリズムペア７３を移動させることにより、プリント配線基板用素材３０上に集光するレーザ光の集光位置、すなわち結像させる像のピントを調節可能となっている。なお同図中において、プリント配線基板用素材３０は矢印Ｙ方向に副走査送りされる。
【００６２】
ＤＭＤ５０は図１１に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、微小ミラー（マイクロミラー）６２が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば１０２４個×７６８個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー６２が設けられており、マイクロミラー６２の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー６２の反射率は９０％以上である。また、マイクロミラー６２の直下には、ヒンジおよびヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル６０が配置されており、全体はモノリシックに構成されている。
【００６３】
ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６０にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー６２が、対角線を中心としてＤＭＤ５０が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図１２（Ａ）は、マイクロミラー６２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図１２（Ｂ）は、マイクロミラー６２がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。したがって、画像信号に応じて、ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６２の傾きを、図１１に示すように制御することによって、ＤＭＤ５０に入射したレーザ光Ｌｅはそれぞれのマイクロミラー６２の傾き方向へ反射される。
【００６４】
なお図１１は、ＤＭＤ５０の一部を拡大し、マイクロミラー６２が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示している。それぞれのマイクロミラー６２のオンオフ制御は、ＤＭＤ５０に接続された上記コントローラによって行われる。また、オフ状態のマイクロミラー６２で反射したレーザ光Ｌｅが進行する方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。
【００６５】
次に図１３を参照して、投影露光装置２００の電気的な構成について説明する。図に示すように全体制御部３００には変調回路３０１が接続されている。変調回路３０１は、図４の画素値置換部１５から画素値置換処理済みの二値画像データを取得する。また、その変調回路３０１にはＤＭＤ５０を制御するコントローラ３０２が接続されている。さらに、全体制御部３００には、レーザモジュール６４を駆動するＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）駆動回路３０３が接続されている。また、全体制御部３００には、前記ステージ１５２を駆動するステージ駆動装置３０４が接続されている。
【００６６】
次に、上記投影露光装置２００の動作について説明する。スキャナ１６２の各露光ヘッド１６６において、ファイバアレイ光源６６の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザの各々から発散光状態で射出されたレーザ光の各々は、対応するコリメータレンズによって平行光化される。平行光化されたレーザ光は、集光レンズによって集光され、マルチモード光ファイバのコアの入射端面上で収束する。
【００６７】
本例では、コリメータレンズおよび集光レンズによって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバとによって合波光学系が構成されている。すなわち、集光レンズによって集光されたレーザ光が、このマルチモード光ファイバのコアに入射して光ファイバ内を伝搬し、１本のレーザ光に合波されてマルチモード光ファイバの射出端部に結合された光ファイバから射出される。
【００６８】
各レーザモジュールにおいて、レーザ光のマルチモード光ファイバへの結合効率が０．８５で、ＧａＮ系半導体レーザの各出力が３０ｍＷの場合には、アレイ状に配列された光ファイバの各々について、出力１８０ｍＷ（＝３０ｍＷ×０．８５×７）の合波レーザ光を得ることができる。したがって、１４本のマルチモード光ファイバ全体では、２．５２Ｗ（＝０．１８Ｗ×１７）の出力のレーザ光が得られる。
【００６９】
画像露光に際しては、前述の画素値置換処理が施された画像データが図１３に示す変調回路３０１からＤＭＤ５０のコントローラ３０２に入力され、そのフレームメモリに一旦記憶される。
【００７０】
プリント配線基板用素材３０を表面に吸着したステージ１５２は、図１３に示すステージ駆動装置３０４により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ１５２がゲート１６０下を通過する際に、ゲート１６０に取り付けられたセンサ１６４によりプリント配線基板用素材３０の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて露光ヘッド１６６ごとに制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて露光ヘッド１６６ごとにＤＭＤ５０のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。なお本例の場合、１画素となる上記マイクロミラーのサイズは１４μｍ×１４μｍである。
【００７１】
ファイバアレイ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が照射されると、ＤＭＤ５０のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系５４、５８によりプリント配線基板用素材３０上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光が画素ごとにオンオフされて、プリント配線基板用素材３０がＤＭＤ５０の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア１６８）で露光される。また、プリント配線基板用素材３０がステージ１５２と共に一定速度で移動されることにより、プリント配線基板用素材３０がスキャナ１６２によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、露光ヘッド１６６ごとに帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００７２】
スキャナ１６２によるプリント配線基板用素材３０の副走査が終了し、センサ１６４でプリント配線基板用素材３０の後端が検出されると、ステージ１５２は、ステージ駆動装置３０４により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の上流側から下流側に一定速度で移動される。
【００７３】
以上、投影露光装置２００の動作について説明した。なお、本実施の形態では、投影露光装置２００で使用する光源は、上記感光層の波長感度特性に基づいて定められる上記所定波長となるように選択すればよい。
【００７４】
投影露光装置２００は、露光用の光ビ−ム、として３００〜１０６００ｎｍの種々の波長の光ビームを選択できるよう、複数種類の光源を備えていてもよい。光源としては、半導体レーザのほか、固体レーザ、ガスレーザなども採用できる。具体的には、波長約６５０ｎｍの半導体レーザ、波長約５３２ｎｍのＹＡＧレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約３５５ｎｍのＹＡＧレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約３５５ｎｍのＹＬＦレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約２６６ｎｍのＹＡＧレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約２４８ｎｍのエキシマレーザ、波長約１９３ｎｍのエキシマレーザ、波長約１０６００ｎｍのＣＯ２レーザなどが候補としてあげられる。さらに、光源として、特定の波長の光を発する水銀ランプ等を採用することもできる。
【００７５】
また、この装置によれば、プリント配線基板用素材３０への記録エネルギを、ＯＮ・ＯＦＦするマイクロミラーのＯＮの時間の比率を大きくすることにより増大させることができるので、１回の走査で、感光層上に互いに異なる記録エネルギを持つレーザ光を照射することができる。
【００７６】
上記プリント配線基板用素材の代わりに以下のような感光記録媒体に対して上記と同様の露光を実施するようにしてもよい。図１４は感光記録媒体の露光方法を示す概念図であり、感光記録媒体にレーザ光が照射される様子をこの感光記録媒体の厚さ方向に直交する方向から見た図である。
【００７７】
図１４に示すように、この感光記録媒体に対する露光方法は、透明ガラス板からなる基板層１２１、所定波長の光に感度を有する感光層１１９をこの順に積層してなる感光記録媒体１３０に対して、感光層１１９の側、あるいは基板層１２１の側から上記所定波長を持つレーザ光Ｌｅを集光させながら照射して感光層１１９を露光し硬化させる露光方法であって、感光層１１９が、上記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層１１３と、上記所定波長の光に対する感度が高感度感光層１１３の感度より低く、かつ上記高感度感光層１１３の厚さより厚い低感度感光層１１２とをこの順に基板層１２１の側から積層したものであり、高感度感光層１１３中に上記レーザ光Ｌｅの集光位置Ｐ（光束の太さが最も細い位置）を位置させるようにするものである。なお、ここで説明する感光記録媒体１３０は、上記層構成に加えて、感光層１１９上に可撓性透明フィルム支持体１１１が積層されたものを示したが、感光記録媒体は、上記可撓性透明フィルム支持体１１１を省略したものであってもよい。また、感光記録媒体１３０における基板層１２１は、上述のプリント配線基板用素材３０におけるプリント配線基板製造用基板２５に対応するものとして扱うことができ、上記感光記録媒体に対する露光方法における他の構成および作用等は上述のプリント配線基板用素材の露光方法と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態のプリント配線基板用素材の露光方法を示す概念図
【図２】ドライフィルムフォトレジストを厚さ方向に直交する方向から見た図
【図３】感光層への照射光量とこの光の照射により硬化される層の厚さとの関係を示す図
【図４】プリント配線基板の製造方法の各工程を示す図
【図５】高感度感光層中にレーザ光の集光位置を位置させるように設定する様子を示す図
【図６】投影露光装置の外観を示す斜視図
【図７】投影露光装置のスキャナの構成を示す斜視図
【図８】（Ａ）は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図
【図９】投影露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図
【図１０】露光ヘッドの、光軸に沿った副走査方向の断面図
【図１１】デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図
【図１２】（Ａ）および（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図
【図１３】投影露光装置の電気的構成を示すブロック図
【図１４】感光記録媒体の露光方法を示す概念図。
【符号の説明】
【００７９】
１２    低感度感光層
１３    高感度感光層
１９    感光層
２１    基板層
２３    金属層
３０    プリント配線基板用素材
Ｌｅ    レーザ光
Ｐ    集光位置
【図１】
2005265949.tif 000003
【図２】
2005265949.tif 000004
【図３】
2005265949.tif 000005
【図４】
2005265949.tif 000006
【図５】
2005265949.tif 000007
【図６】
2005265949.tif 000008
【図７】
2005265949.tif 000009
【図８】
2005265949.tif 000010
【図９】
2005265949.tif 000011
【図１０】
2005265949.tif 000012
【図１１】
2005265949.tif 000013
【図１２】
2005265949.tif 000014
【図１３】
2005265949.tif 000015
【図１４】
2005265949.tif 000016